Берегозащитное сооружение

(5)5 Е 02 В 3 ТЕ И СТВУ женеров водноГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО ВТОРСКОМУ СВИД(71) Украинский институт инГо хозяйства(57) Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, в частности к сооружениям, предназначенным для защиты,берегов рек, откосов оградительных и струенаправленных дамб, а также регулирования русловой деятельности рек. На опорах 1 сооружения размещены паралелльными рядами плиты 2; верхняя грань которых выполнена скошенной как в продольном, так и в поперечном сечениях с образованием между ними сквозных каналов 5 в направлении защищаемого берега. При этом каждая плита 2 установлена на двух опорах. В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7 с образованием зигзагообразного очертания в плане, Кроме того,. со стороны нижнего бьефа размещены плиты 8 прямоугольного сечения на двух смежных опорах дополнительных плит 7, Верхняя грань основания прямоугольных 8 и дополнительных плит выполнена скошенной в соответствии со скосом основных плит. 1 з.п,ф-лы, 11 ил,1726637 10 15 20 30 35 40 50 Изобретение относится к гидротехническому стрбительству и может быть использовано для защиты берегов рек и откосов земляных гидротехнических сооружений от размывов, смешивания сточных вод, а также регулирования русловой деятельности рек.Известны берегозащитные устройства, включающие опоры с размещенными на них плитами или щитами прямоугольной формы,Недостаток данных устройств состоит в том, что прямоугольная форма плит или массивов не позволяет достичь надежной работы сооружений и не создает благоприятную структуру потока за сооружением. обеспечивающую пониженные скорости потока особенно в начальный период паводка и подъема уровня воды, а также при небольших паводках 20-50 вероятности превышения.Именно в этот период возникают максимальные перепады уровней воды на сооружении, уклоны свободной поверхности и максимальные размывы грунта основанияИзвестна продольная речная струенаправляющая дамба, включающая секции, выполненные из щитов, установленных на опорах и соединенных между собой с образованием в плане ломанной линии и сквоэных каналов между дном и нижней граньющитов в секциях. Основной недостаток данной дамбы состоит в том, что при подъеме уровня воды в начальный период возникновения паводка или при прохождении небольших паводков примерно 20-50 вероятности превышения, которые проходят почти ежегодно на предгорных участках рек, уровни воды не превышают отметки нижней грани щита в просвете (сквозном канале) и весь поток направляется сквозными каналами в сторону защищаемого берега и вызывает его размыв. При этом из работы выключаются верхние щиты. что исключает создание в потоке 45 за дамбой искусственной поперечной циркуляции, усиливает размыв основания сооружения и защищаемого берега, резко снижает степень перемешивания потока, и следовательно, надежность работы сооружения, Прямоугольная форма щитов обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляции лишь при совместном действии нижних и верхних щитов, что имеет место при высоких паводках редкой повторяемости примерно 5 вероятности превышения и менее, а отсутствие скоса верхних граней щитов не позволяет отклонить потока от защищаемого дна водотока. Цель изобретения - повышение надежности работы сооружения.Указанная цель достигается тем, что в берегоэащитном сооружении, включающем опоры.с размещенными на них параллельными рядами. плитами под углом к потоку, их верхние грани выполнены скошенными как в продольном, так и в поперечном сечениях и ориентированы скосами верхних граней в направлении верхнего бьефа с образованием между. ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега. При этом каждая плита размещена на двух опорах. В. сквозных каналах размещены аналогичные основным дополнительные плиты на двух опорах смежных плит с образованием в плане зигзагообразного очертания. Кроме того, со стороны нижнего бьефа размещены плиты прямоугольной формы, установленные на двух смежных опорах. Скосы верхних граней дополнительных плит и плит прямоугольной формы со стороны нижнего бьефа ориентированы в сторону верхнего бьефа. Основные и дополнительные плиты в продольном и поперечном сечениях, а прямоугольные плиты со стороны нижнего бьефа лишь в поперечном сечении выполнены в виде прямоугольной трапеции.Выполнение плит скошенными в продольном сечении в сторону верхнего бьефа и расположение их под углом к потоку обеспечивает расслоение потока и создание искусственной поперечной циркуляциИ потока вблизи защищаемого берега даже при. небольших паводках 20-50 вероятности превышения и менее, Скос плит в поперечном сечении, используя трамплинирующий эффект, обеспечивает отклонение потока в верхние слои, уменьшая тем самым силовое воздействие потока на дно водотока, переводит гашение энергии потока в верхние слои и способствует усилению искусственной поперечной циркуляции, Форма плит известных . берегозащитных сооружений не позволяет создать искусственную поперечную циркуляцию потока при начальном подъеме уровня воды и паводках не более 20-50 вероятности превышения. На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое берегозащитное сооружение, вид в плане; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - конструкция основной плиты, вид сбоку; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг, 3; на фиг, 5 - разрез 8-8 на фиг. 3; на фиг. 6- конструкция дополнительной плиты, вид с боку; на фиг. 7 - разрез Г-Г на фиг. 6; на фиг. 8- разрез Д-Д на фиг, 6; на фиг. 9 - конструкция прямоугольной плиты со стороны нижнего бьефа, вид сбоку; на фиг.10 - разрез Е - Е на фиг. 9; на фиг. 11 - разрез Ж-Ж на фиг, 9.Берегозащитное сооружение включает опоры 1 с размещенными на них параллельными ряДами плиты 2, выполненные в виде прямоугольной трапеции как в продольном, тэк и в поперечном сечениях. Причем скосы верхних боковых сторон плит 2 в продольном сечении 3 (фиг. 2, 6 и 7) и поперечном сечении 4 (фиг. 6 и 7) ориентированы в сторону верхнего бьефа с образованием между плит 2 сквозных каналов 5 (фиг. 1) в направлении защищаемого берега 6, Каждая плита 2 расположена на двух опорах, В сквозных каналах 5 размещены аналогичные основным дополнительные плиты 7, установленные на двух опорах смежных плит 2 (фиг, 1) с образованием в плане зигзагообразного очертания основных плит 2 . дополнительных плит 7. Со стороны нижнего бьефа размещены плиты 8 прямоугольной формы, установленные на двух смежных опорах дополнительных плит 7, с образованием карманов 9 треугольной формы, верхняя грань основания которых выполнена скошенной в направлении верхнего бьефа в соответствии со скосом основных плит 2 и дополнительных 7, Основные плиты 2, дополнительные плиты 7 в продольном и в поперечном сечениях, а плиты прямоугольной формы 8 лишь в поперечном сечении выполнены в виде прямоугольной трапеции (фиг. 9 и 10),Берегозэщитное сооружение работает следующим образом.При подходе потока к сооружению он разделяется на две части. Одна часть потока огибает сооружение в плане, а другая проходит над ним (фиг. 1). При переливе части потока через сооружение поверхностные струи (на фиг. 1 они показаны сплошными :линиями) стремятся пройти по нормали к продольным осям плит прямоугольной формы 8, образующих сплошную стенку со стороны нижнего бьефа, отклоняясь тем самым от своего первоначального направления в сторону русла реки. При этом происходит его соударение с частью потока, огибающей сооружение в плане (фиг. 1), интенсивное гашение кинетической энергии потока и ее переход в потенциальную энергию. Это приводит к некоторому подъему уровня воды эа сооружением, достигаемому максимального значения у головы сооружения. Уровень воды у корня сооружения при этом практически не изменяется, что приводит к образованию перепада уровней воды (градиента давления) у головы сооружения и его корня. Под действием указанного градиента давления, направленного в сторону корня сооружения, данные струи (нэ фиг. 1 они20 25 30 35 40. временем примут очертание скосов верхних 45 рующего эффекта, уменьшающего силовое50 воздействие потока на дно водотока, увели 55 5 10 15 показаны пуктирными линиями), транспортирующие наносы, направляются в сторону защищаемого берега 6, где и происходит отложение наносов, укрепляющее берег. Это приводит к образованию в потоке за сооружением искусственной поперечной циркуляции, при которой поверхностные струи, обладающие большими скоростями течения, отклоняются от берега, а донные струи, транспортирующие наносы, направляются к защищаемому берегу б. При сходе потока с плит 8 и с крайней плиты 2 со стороны русла реки происходит его резкое вертикальное расширение с образованием вихревого вальца за сооружением со стороны нижнего бьефа по всей его длине и за крайней плитой 2 со стороны русла реки. Поступательное движение воды в вальцах за сооружением и крайней плитой 2 в направлении защищаемого берега 6 обуслэвливается тем же градиентом давления,направленным в сторону защищаемого берега, Вихревые вальцы за сооружением и крайней плитой 2 перехватывают часть наносов из потока, переливающего через сооружение и крайнюю плиту 2. а также захватывают часть наносов торцовой частью из потока, огибающего сооружения, При этом вихревому вальцу за сооружением часть наносов предоставляет вихревой вэлец за сооружением транспортируют к защищаемому берегу б, где и происходит их отложение.При работе сооружения со стороны верхнего бьефа в сквозных каналах 5, перекрытых дополнительными плитами 7, и образованных таким образом пазухах 10, э также в карманах 9 треугольной формы происходит отложение наносов, которые со граней основных плит 2 и дополнительных плит 7 в продольном направлении 3, Это приведет к созданию единого трамплина по всей длине сооружения, Скос верхних граней основных плит 2, дополнительных плит 7 в продольном 3 и поперечном 4 сечениях, а также прямоугольных плит 8 в поперечном сечении обеспечивает создание трамплиничивающего геометрические размеры вихревых вальцов за сооружением и крайней плитой 2 со стороны русла реки, а также интенсивность поступательного движения в вальцах, т,е. их транспортирующую способность. Отклонение потока в поверхностные слои приводит к более интенсивному гашению кинетической энергии потока и более полному ее переходу в. потенциальную энергию, что дополнительно уменьшает ско 1726637рости потока за плитами 2 и 7 и увеличивает количество наносов, выпадающих за сооружением (фиг. 2).Выполнение плит 2 и 7 в продольном и поперечном сечениях, а плит 8 в поперечном сечении в виде прямоугольной трапеции позволяет повысить технологичность их изготовления, надежность крепления к опорам, усилить трамплинирующий эффект при протекании потока над плитами и связанные с ним явления, а также обеспечить работу сооружения при небольших паводках 20-50 вероятности превышения и начале подъема воды в реке.Расположение плит на опорах 1 повышает надежность их крепления и устойчивость сооружения,Применение предлагаемого берегозащитного сооружения обеспечит надежную работу конструкции при любых уровнях воды в реке, не превышающих пятикратную высоту сооружения, и увеличивает объем наносов, отложившихся у защищаемого берега на 25-30 по сравнению с прототипом. При этом на 20-25 уменьшится объем материалов (сборный железобетон) .и его стоимости, упростится конструкция сооружения, сроки ее возведения и размывы дна водото ка на 30-40. Формула изобретения1. Берегозащитное сооружение. включающее соединенные с установленными в10 грунтопорами плиты,отл ича ющ.еесятем, что, с целью повышения надежностиработы, плиты установлены параллельнымирядами под углом к потоку, а их верхниеграни выполнены скошенными как в про 15 дольном, так и в поперечном сечениях иориентированы скосами верхних граней внаправлении верхнего бьефэ с образованием между ними сквозных каналов в направлении защищаемого берега, при этом20 каждая плита установлена на двух опорах,2. Сооружение по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что плиты в продольном ипоперечном сечениях выполнены в видепрямоугольной трапеции,каз 12% Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ф Е г